【摘要】：射頻連接器是通信系統(tǒng)中重要的基礎(chǔ)元件,近年來(lái)隨著汽車電子、消費(fèi)電子、通信終端市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)以及4G、5G技術(shù)的發(fā)展,全球連接器市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)。連接器可靠性已經(jīng)成為高頻、高速傳輸?shù)耐ㄐ艜r(shí)代中一項(xiàng)重要的關(guān)注點(diǎn)。而受使用條件的影響,多數(shù)連接器暴露在大氣環(huán)境中,惡劣的環(huán)境會(huì)造成連接器表面污染,引起電接觸失效,進(jìn)而對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響,導(dǎo)致通信性能下降。電接觸失效問(wèn)題已成為制約連接器可靠性甚至是整個(gè)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素,為了從根本上剖析電接觸失效問(wèn)題進(jìn)而提出解決方案,本文旨在從物理機(jī)理的角度研究射頻連接器電接觸失效機(jī)理及其對(duì)傳輸信號(hào)的影響。本文通過(guò)理論分析、模型建立、電磁仿真、電路仿真以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試等手段,從電接觸微觀表面特征入手,通過(guò)建立表面特征與阻抗參數(shù)的關(guān)系,從等效電路的角度揭示了電接觸失效機(jī)理。考慮信號(hào)頻率的影響,建立了連接器電接觸特征與高頻性能參數(shù)指標(biāo)的關(guān)系,進(jìn)而從宏觀上研究了電接觸失效對(duì)傳輸信號(hào)的影響及其故障診斷方法,全面闡述了射頻連接器的電接觸問(wèn)題。本論文研究成果能夠?yàn)樯漕l連接器優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo),部分成果不僅適用于連接器,同樣適用于高頻開(kāi)關(guān)、繼電器甚至焊點(diǎn)等各類可移動(dòng)連接以及固定連接中的高頻電接觸問(wèn)題,該研究具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。本文主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:1.從等效電路的角度對(duì)高頻電接觸失效機(jī)理進(jìn)行了研究,建立了接觸表面的微觀物理特性與宏觀阻抗參數(shù)的關(guān)系模型。針對(duì)射頻連接器的電接觸問(wèn)題,從接觸表面微觀特征入手,根據(jù)物理機(jī)理從根本上闡述了電阻、電容、電感的產(chǎn)生機(jī)理。建立了連接器接觸結(jié)構(gòu)、接觸表面物理拓?fù)洹⒔佑|材料特性等微觀物理特征與宏觀阻抗參數(shù)的關(guān)系,構(gòu)建了失效連接器等效阻抗模型,推導(dǎo)出模型參數(shù)的計(jì)算公式,并研究了其頻率特性,從等效電路的角度剖析了電接觸失效機(jī)理。設(shè)計(jì)了加速試驗(yàn)及阻抗測(cè)試試驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)測(cè)試的角度研究了電接觸退化的阻抗效應(yīng)及其頻率特性,對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。2.從“電路”的角度以及“電磁場(chǎng)”的角度對(duì)射頻同軸連接器的高頻特征進(jìn)行了研究,建立了電接觸失效特征與連接器高頻性能參數(shù)的關(guān)系模型。針對(duì)高頻情況下信號(hào)在同軸連接器內(nèi)的傳輸機(jī)理,分別建立了射頻同軸連接器等效電路模型、等效傳輸線模型以及3D電磁仿真模型,并加入接觸表面退化特征,建立了電接觸表面特征與連接器高頻性能退化規(guī)律的關(guān)系,分析了接觸表面退化后連接器的電場(chǎng)、磁場(chǎng)分布情況。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明了理論模型的準(zhǔn)確性,該結(jié)果為連接器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了理論依據(jù)。3.從信號(hào)的角度揭示了連接器電接觸失效對(duì)模擬信號(hào)以及數(shù)字基帶信號(hào)的影響機(jī)理。基于連接器電接觸失效特征,推導(dǎo)出連接器等效傳遞函數(shù)的計(jì)算方法,并通過(guò)分析電接觸失效對(duì)通信中的AM、FM等調(diào)制信號(hào)波形的衰減、失真、延時(shí)的影響,研究了連接器電接觸失效對(duì)模擬信號(hào)的影響機(jī)理。分析了連接器失效對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)域波形完整性及頻域特性的影響,研究了連接器電接觸失效對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)挠绊憴C(jī)理。并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),從實(shí)際測(cè)試的角度對(duì)理論分析進(jìn)行了驗(yàn)證。4.基于連接器的退化機(jī)理及其對(duì)傳輸信號(hào)的影響,提出了一種適用于通信系統(tǒng)中的連接器在線故障診斷方法。針對(duì)通信系統(tǒng)中連接器故障對(duì)信號(hào)的影響,采用小波變換對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,將其作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,建立了一種基于人工智能的通信系統(tǒng)中連接器故障診斷方法,從而判決連接器是否發(fā)生故障以及確定故障發(fā)生的位置。以射頻接收機(jī)前端電路為例,假設(shè)電路中不同位置的連接器均有可能發(fā)生故障,對(duì)于遭受不同污染程度的連接器,考慮其阻抗參數(shù)的范圍,確定故障模式,并采用BP(Error Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分類,結(jié)果表明本文所提出的診斷方法方便、快捷,診斷性能良好。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN915.05
【圖文】：

小的尺寸和更多的功能方向發(fā)展。逡逑目前常用的射頻連接器包括：ＳＭＡ、Ｎ、ＴＮＣ、ＳＢＭＡ、ＢＭＡ、ＳＭＰ、ＢＮＣ、逡逑２．９２ｍｍ等，如圖１－１所示。逡逑Ｎ邋型邐ＴＮＣ邐ＳＭＡ逡逑ＢＮＣ邐ＢＭＡ邐ＳＭＰ逡逑圖１－邋１幾種典型的射頻同軸連接器逡逑Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ邋Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ邋Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋Ｃｈａｒｔ邋————逡逑．Ｔ＾邋ｎ邐ｍ邐ｍ．逡逑ｉ糊—一＂魏 —ｆ一邐

本文編號(hào)：2731920